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高温氢损伤(HighTemperatureHydrogenAttack,HTHA)即氢腐蚀的快速检测,是石化企业实现设备长周期运行所急需解决的问题之一。氢腐蚀会对金属性能造成严重危害,使金属的塑性和韧性急剧下降,并进而导致压力容器和管道的突然失效,一旦发生后果极其严重。
本文基于这一工程背景,设计、制作了带有氢腐蚀损伤的试样;采用常规超声波检测技术,测量并分析了超声波声学参量与氢腐蚀损伤程度的相关性;采用超声波衍射时差法(Timeofflightdiffraction,TOFD)对氢腐蚀前后的试样进行了A扫描和B扫描,对比研究了图像变化与氢腐蚀程度之间的关系;结合金相检验和硬度测试,对氢腐蚀程度进行表征和评价;探讨了氢腐蚀早期快速诊断的可行性,提出了超声波检测早期氢腐蚀的参考方法。
研究结果表明:
(1)充氢试验后20号钢、Q345R钢两种材料都不同程度的发生了氢腐蚀,试样表面凹凸不平,多处出现了点状鼓包,珠光体含量下降,Q345R钢存在着多处沿晶界分布的微裂纹,此外两种材料的硬度发生了不同程度的下降;
(2)使用超声波测厚仪对氢腐蚀后的20号钢、Q345R钢试样进行厚度测量,均出现“增厚”现象;
(3)氢腐蚀后,超声波横波与纵波声速均有所降低,纵波声速比横波声速降低的更多,Cs/C1>0.55;
(4)氢腐蚀后,试样基准波幅下降,Q345R钢试样底波甚至消失,散射衰减明显:
(5)氢腐蚀后,TOFD扫描直通波发生了时间延迟,纵波声速变慢,通过分析图像直通波位置的变化,可以定量给出纵波声速的数值。